Statisk routing

Bild 1: Statisk routing

Routing är centralt i alla datoriserade nätverk och routrarna är ansvariga för dataöverföring genom hela Internet. Routrar hanterar routing information som hjälper paket till att hitta den bästa vägen till destination. Routing information lagras i en routing tabell inprogrammerad antingen manuellt eller dynamiskt. Dynamiska routing protokoll är resurskrävande och många gånger är det fördelaktig att använda statisk routing istället.

Statiska vägar (routes) konfigureras manuellt med kommandot ip route. Statiska routes ger fullständigt kontroll till nätverksadministratörer men det kräver att man behärskar nätverksadressering.

När används statiska “routes”?

  • när ett nätverk har få routrar
  • när ett nätverk är anslutet endast till Internet via en ISP (stub nätverk)
  • när stora nätverk konfigureras i en “hub-and-spoke” topology

Ett hub-and-spoke topologi består av en central datatrafik hantering och flera lokala nätverk som har endast en uppkoppling till den centrala datatrafik hantering.

Laborationstopologin – classful adressering

ccna2-62pic-topology
Bild 2: Classful routing

Adressering

Enhet Interface IP Nätmask Nätverksadress Anteckningar
R1 Fastethernet 0/0 172.16.3.1 255.255.255.0 172.16.3.0/24  LAN-s1
R1 Seriell 0/0/0 172.16.2.1 255.255.255.0 172.16.2.0/24 DCE mot R2
R2 Fastethernet 0/0 172.16.1.1 255.255.255.0 172.16.1.0/24  LAN-s2
R2 Seriell 0/0/0 172.16.2.2 255.255.255.0 172.16.2.0/24  mot R1
R2 Seriell 0/0/1 192.168.1.2 255.255.255.0 192.168.1.0/24 DCE mot R3
R3 Fastethernet 0/0 192.168.2.1  255.255.255.0  192.168.2.0/24  LAN-s3
 R3  Seriell 0/0/1  192.168.1.1  255.255.255.0  192.168.1.0/24  mot R2

Kommandot no shutdown

Låt oss hoppa över detaljer av IP konfigurering och gå direkt till kommandot no shutdown för att aktivera ett interface som har konfigurerats med IP adresser.

Router(config-if)# no shutdown

Direkt efter returneras meddelande från IOS:

*Mar 1 01:16:08.212: %Link-3-UPDOWN: interface FastEthernet0/0, changed state to up
*Mar 1 01:16:09.214: %LINEPROTO-5-UPDOWN: Line protocol on Interface FastEthernet0/0, changed state to up

Båda meddelande är viktiga. Det första meddelandet anger att uppkopplingen är fysiskt fungerande. Det andra meddelande anger att datalänk skiktet är i drift.

Obs: Även om kommandot no shutdown aktiverar ett interface, så blir det inte aktivt förrän interfacet börjar ta emot signaler.

Samtliga konfigurationer på R1, R2 och R3

R1(config)#interface fastethernet 0/0
R1(config-if)#ip address 172.16.3.1 255.255.255.0
R1(config-if)#no shutdown
R1(config)#interface serial 0/0/0
R1(config-if)#ip address 172.16.2.1 255.255.255.0
R1(config-if)#clock rate 64000
R1(config-if)#no shutdown

R2(config)#interface fastethernet 0/0
R2(config-if)#ip address 172.16.1.1 255.255.255.0
R2(config-if)#no shutdown
R2(config)#interface serial 0/0/0
R2(config-if)#ip address 172.16.2.2 255.255.255.0
R2(config-if)#no shutdown
R2(config)#interface serial 0/0/1
R2(config-if)#ip address 192.168.1.2 255.255.255.0
R2(config-if)#clock rate 64000
R2(config-if)#no shutdown

R3(config)#interface fastethernet 0/0
R3(config-if)#ip address 192.168.2.1 255.255.255.0
R3(config-if)#no shutdown
R3(config)#interface serial 0/0/1
R3(config-if)#ip address 192.168.1.1 255.255.255.0
R3(config-if)#no shutdown

Statisk routing konfigurering

R1(config)# ip route 172.16.1.0  255.255.255.0  172.16.2.2
R1(config)# ip route 192.168.1.0  255.255.255.0 172.16.2.2
R1(config)# ip route 192.168.2.0  255.255.255.0 172.16.2.2

R2(config)# ip route 172.16.3.0  255.255.255.0  172.16.2.1
R2(config)# ip route 192.168.2.0  255.255.255.0 192.168.1.1

R3(config)# ip route 172.16.1.0  255.255.255.0  192.168.1.2
R3(config)# ip route 172.16.2.0 255.255.255.0 192.168.1.2
R3(config)# ip route 172.16.3.0  255.255.255.0 192.168.1.2

Routing tabells arbetsprinciper

  1. Varje router gör sitt beslut om bästa vägen grundad på uppgifter i sin routing tabell.
  2. Det faktum att en router har vissa uppgifter i sin routing tabell betyder inte att andra routrar har samma information.
  3. Routing information för en väg från nätverket A till nätverket B innebär inte att vägen gäller tvärtom, från nätverk B till nätverk A. Routing kräver dubbelriktad information.

Rekursiv route lookup

Innan något paket vidarebefordras startas en process med syfte att besluta bästa vägen, “recursive route lookup” grundad i routing tabellen. I processen ingår det att hitta en matchning för destinationens IP adress. Matchningen kan bli en eller flera väg som leder till destinationen. Men i processen också ingår att definiera ett sändande interface som är anslutet till nästa hopp router. Detta går att ta fram med kommandot show ip route.

ccna2-75pic-routing-tabell-process
Bild 3: show ip route

Här kan man läsa av att router R1 har en statisk route för nätverket 192.168.2.0/24. via 172.16.2.2, steg 1 har fullbordats. I steg 2 definieras ett interface orienterat mot destinationsnätverket 172.16.2.2, det vill säga interfacet Serial 0/0/0.

Statiska routes med seriella interface

Processen i routing tabellen kan förenklas genom att konfigurera statiska route med ett sändande interface. Det finns inte ett sätt att ändra befintliga statiska routes i routrarna istället behöver man ta bort de först och därefter skapa nya statiska routes.

R1(config)# no ip route  192.168.2.0   255.255.255.0   172.16.2.2
R1(config)# ip route 192.168.2.0  255.255.255.0   serial 0/0/0
R1(config)# end
R1# show ip route
s 192.168.2.0/24 is directly connected , Serial 0/0/0
Nu finns i routing tabellen en matchning för destinationen kopplad till en sändande interface. Observera att det sändande interfacet anges som direkt anslutet till destinationsnätverket, men det är inte direkt anslutet utan orienterat mot nätverket 192.168.2.0.

Statiska route med ett sändande interface istället för nästa-hopp routers IP adress är ideella för point-to-point nätverk. Flera protokoll i detta typ av nätverk, exempelvis HDLC och PPP, använder inte IP adressen till nästa router.  Paket adresseras istället med ett broadcast L2 destinations adress.

 Statiska routes med Ethernet interface

Ibland är det sändande interfacet ett Ethernet interface, se den bindestreckad linje på bilden nedan.

ccna2-77pic-static-routes-exit-interface-ethernet
Bild 4: Statisk route med Ethernet interface

En statisk route till nätverket 192.168.2.0/24 med next-hop routers IP adress kan konfigureras som följande:

R1(config)# ip route 192.168.2.0  255.255.255.0  172.16.2.2

Men vad händer om man skapar en statisk route med exit interface istället? Till skillnad från seriella datalänkar finns mer än en kommunikationspartner i en datalänk. Router R1 kan kopplas till en switch och switchen till flera andra nätverksenheter inkluderad router R2. Om man skapar en statisk route med endast ett interface vilka av alla andra nätverksenheter är nästa hopp router?

Det är på grund av detta att statiska route för Ethernet datalänkar bör inkludera IP adressen till nästa hopp router.  Men för att förenkla processen kan en statisk route, som inkluderar sändande interface och next-hop routers IP adress, skapas så här:

R1(config)# ip route 192.168.2.0  255.255.255.0  fastethernet 0/1   172.16.2.2

Ett Ethernet interface:

  • kapslar in ett paket i en frame med destinationens MAC adress.
  • För att vidarebefordra paketet till nästa router så krävs nästa routers MAC adress.
  • För att få nästa routers MAC adress kontrollerar router R1 sin ARP tabell. Om adressen inte befinner sig i tabellen skickas ett broadcast ut och begär MAC adressen till en viss IP adress, i exemplet 172.16.2.2.
  • När R1 tar emot ARP replay från router med IP adress 172.16.2.2. lagrar router R1 den mottagna MAC adressen i ARP tabellen och paketet kapslas in i en frame med nästa routerns MAC adress.

Sammanfattningsvis

  • seriella länkar bör konfigureras som statiska routes med exit interface
  • ethernet länkar med exit interface och next-hop routers IP adress.

Summering av statiska routes

I routing tabeller finns stort informationsflöde och navigering genom routing information för att hitta den rätta IP-adress är resurskrävande. Det är lättare då att ha en representativ IP adress istället för flera IP-adresser så att mängden av information kan reduceras, detta kallas för summering.

Multipla statisk route kan summeras till en enda statisk route om:

  • destinationens IP nätverksadress kan summeras till en IP nätverksadress.
  • alla statisk route använder samma exit-interface eller next-hop IP adress.

Bilden nedan illustrerar en “route summarization”

ccna2-78pic-static-routes-summary
Bild 5: Route summarization

Illustrationen ger oss en arbetsmetod för att räkna ut route summering.

  1. skriva nätverksadresserna i binär format
  2. kontrollera ändringar på bitar i adresserna
  3. där bitar är inte samma för alla adresser, man hittat gränsen
  4. räkna ut antal bitar som är gemensamma för alla adresser, det vill säga prefix.
  5. sätta alla icke gemensamma bitar till noll och få den summerad route.

Som exempel ser vi att router R3 har tre statiska route genom samma interface Serial 0/0/1. För att konfigurera dessa tre statiska vägar som en statisk väg måste vi först ta bort existerande statiska route.

R3(config)# no ip route 172.16.1.0  255.255.255.0  serial 0/0/1
R3(config)# no ip route 172.16.2.0  255.255.255.0  serial 0/0/1
R3(config)# no ip route 172.16.3.0  255.255.255.0  serial 0/0/1

R3(config)# ip route 172.16.0.0  255.255.252.0  serial 0/0/1

Bilden nedan illustrerar och visar hur tre IP adresser summeras till en.

ccna2-79pic-static-routes-summary
Bild 6: Tre nätverksadresser blir en.

Default statisk route

Bilden nedan illustrerar att ett lokalt nätverk är direkt anslutet till router R1. Det innebär att pc1 och alla andra datorer i det lokala nätverk har egentligen en väg till vilken destination som helst, genom router R2. Ett sådant nätverk som kan endast nås genom en och samma router kallas Stub nätverk.

ccna2-74pic-stub-network
Bild 7: Default statisk route

När det endast finns en väg mot destination kan vägen konfigureras som Default Route och därmed kommer alla frames att skickas till router R2. Från router R2 kan vägen till router R1 konfigureras som statisk route.

Router R1 är egentligen en stub router. Den är anslutet till alla externa nätverk endast genom router R2 och därmed passar bra att konfigurera en “Default Route”

R1(config)# no ip route 172.16.1.0  255.255.255.0  172.16.2.2
R1(config)# no ip route 192.168.1.0  255.255.255.0 172.16.2.2
R1(config)# no ip route 192.168.2.0  255.255.255.0 172.16.2.2

eller förenklat och med exit-interface

R1(config)# no ip route 172.16.1.0  255.255.255.0  serial 0/0/0
R1(config)# no ip route 192.168.1.0  255.255.255.0 serial 0/0/0
R1(config)# no ip route 192.168.2.0  255.255.255.0 serial 0/0/0

R1(config)# ip route  0.0.0.0   0.0.0.0   serial 0/0/0